ＣＭＣ粘度法是纖維素酶活力檢測(cè)的方法之一，作者用它測(cè)定了一批市售纖維素酶的活力，又分別用SBDI-A和Cellusoft L酶進(jìn)行了多項(xiàng)工藝測(cè)試，在此基礎(chǔ)上提出；在織物處理過程中酶對(duì)纖維素纖維有較多的吸著，隨著處理時(shí)間的延長，酶的作用力逐漸減弱直至*衰竭，并認(rèn)為ＣＭＣ粘度法是一個(gè)簡易可靠值得*的活力定量檢測(cè)方法，它可以用來評(píng)價(jià)酶的力份，測(cè)定酶的儲(chǔ)存穩(wěn)性定，用以篩選酶的增效劑和抑制劑，可以用來測(cè)定酶處理反應(yīng)，為制訂工藝配方提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞  纖維素酶  織物酶處理  分析測(cè)試方法



１．織物處理用纖維素酶及其活力測(cè)試研究１．１ 酶的活力測(cè)試方法現(xiàn)狀：纖維素酶是由霉菌等培養(yǎng)得到的一個(gè)自然的多組份混合物，它的生物催化作用可以使纖維素纖維發(fā)生水解，有效地控制水解速度和水解率可以得到纖維素纖維織物的不同處理要求，纖維素酶對(duì)纖維素纖維的作用分四個(gè)程序；滲入，內(nèi)切，外切，糖化。滲入決定于酶的分子量大小和纖維的內(nèi)表面可及度，內(nèi)切（在任意部位把纖維素苷鍵切斷）主要決定于組份中Ｃｘ酶的活力，外切（在纖維素的一端順序切下一個(gè)個(gè)雙糖）主要決定于Ｃ１酶的活力，糖化決定于把多糖轉(zhuǎn)化為單糖的葡萄糖酶Ｃｏ的活力。多種組分的各自活力和協(xié)調(diào)構(gòu)成了單位時(shí)間內(nèi)纖維素纖維的降解糖化量，酶的活力測(cè)定對(duì)織物酶處理工藝設(shè)計(jì)有重要意義。    酶的活力測(cè)定，有稱作催化活力測(cè)定，測(cè)定方法有；濾紙崩潰法，總糖比色法，粘度法……等。濾紙崩潰法屬于定性檢測(cè)，總糖比色法重點(diǎn)反映Ｃ１與Ｃｏ的協(xié)調(diào)作用，粘度法重點(diǎn)反映Ｃｘ與Ｃ１的協(xié)調(diào)作用，兩者都可以用作定量測(cè)定。至今活力測(cè)定尚未有統(tǒng)一的方法，表示活力大小的計(jì)量單位更是多種多樣，丹麥ＮＯＶＯＤＩＳＫ（諾和諾得公司）早期采用總糖比色法（ＡＦ１８７．２／１－ＧＢ?。福玻埃福保埃┮环昼娝猱a(chǎn)生１μｍｏｌ葡萄糖稱為一個(gè)ＮＣＵ活力單位（ＮＣＵ＝NOVO      Cellulase Unit）。后來又采用粘度法（ＡＦ２７５／１－ＧＢ?。保梗福梗埃玻埃常┯靡环N活力為８８０ＥＧＵ的內(nèi)切葡聚糖酶，以其作用于ＣＭＣ的粘度曲線為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)得的對(duì)應(yīng)值以ＥＧＵ／克作為一個(gè)內(nèi)切酶活力單位（ＥＧＵ＝Endo Glucase Unit）。

紡織染整行業(yè)應(yīng)用酶處理技術(shù)已有多年，但還沒有建立起酶的活力測(cè)定方法，無法檢出酶商品的好壞，不能檢查酶的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，失去了制訂酶處理工藝配方的科學(xué)依據(jù)。對(duì)于使用廠來說，迫切需要有一個(gè)簡便的，統(tǒng)一的，實(shí)用的工藝檢測(cè)方法。有鑒于此，二年多來我們?cè)跍y(cè)試方面做了一些探索，現(xiàn)在可以認(rèn)為；采用一般的ＣＭＣ粘度測(cè)試法，以ＣＭＣ的濃度—

粘度關(guān)系曲線作為對(duì)應(yīng)，定出酶的活力計(jì)算單位。可以用作對(duì)酶商品的考核，現(xiàn)將具體內(nèi)容介紹如下；

１．２ ＣＭＣ粘度法的檢測(cè)方法以及有關(guān)活力的概念

１．２．１ 測(cè)試儀器與方法

使用儀器：ＮＤＪ－１　Rotational Viscometer 上海天平儀器廠計(jì)算公式：（１／Ｖ１－１／Ｖｏ）×１０００／１０（分鐘）

相對(duì)活力含義：在30℃水溶液中，一克酶作用于20克ＣＭＣ，反應(yīng)十分鐘，相當(dāng)于有10克ＣＭＣ水解時(shí)，其相對(duì)活力為100。

1.2.2  具體操作取醚化度為85%的ＣＭＣ，加水制糊配成1%的溶液，取纖維素酶加水配成1克／升的溶液，ＨＡＣ 0.2M三者按２∶１∶１混合（即１５ｍｌ∶７．５ｍｌ∶７．５ｍｌ。中性酶則不加醋酸液，以水代之），在３０℃條件下反應(yīng)十分鐘，在回轉(zhuǎn)式粘度計(jì)上，用＃０轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速６ＲＰＭ，注入混合液２０ｍｌ。酶活＝（１／Ｖ１－１／Ｖｏ）×１００００/１０（反應(yīng)時(shí)間“分”）Ｖｏ＝不加酶的ＣＭＣ混合液粘度

Ｖ１＝加酶后的ＣＭＣ混合液粘度

1.2.3  ＣＭＣ的濃度－粘度相關(guān)曲線（值）

ＣＭＣ濃度（%）	０.５	０.４	０.３３	０.２５	０.２	０
粘度（mPa.s）	３０	１５	９	７.５	５.５	０.２

 計(jì)算：粘度７．５時(shí)，活力＝（１／７．５－１／３０）×１００００／１０＝１００

當(dāng)樣品混合液的粘度與ＣＭＣ濃度減半時(shí)的數(shù)值相同時(shí)，活力指標(biāo)即為１００。

1.3測(cè)試數(shù)據(jù)（隨機(jī)采樣）：

  １９９６．１．４測(cè)定

品名	廠標(biāo)活力	本法測(cè)定	生產(chǎn)或代理處、單價(jià)、其它
Dextase biont250（中性）		３９．８	日本生物公學(xué)工業(yè)株式會(huì)社，青島兆龍酵素有限公司.銷售．２８０元／公斤
Dextase bio-30（酸性）		２４８．６	青島兆龍酵素有限公司。銷售．１００元／公斤
Cellusoft L （酸性）	１５００ＮＣＵ	６２９．６	NOVO DISK產(chǎn)品捷成洋行代理。１４４元／公斤（１９９５年年底，購自天津庫）
X-R（酸性）		３７	西安（已存放二年另三個(gè)月）
SBDI-A（酸性）	１００	８０	上海（已存放一年多）

 

１９９５．９．２９測(cè)定

品名	廠標(biāo)活力	本法測(cè)定	生產(chǎn)或代理處、單價(jià)、其它
SBDI-A	１００	１６４	上海印染所，７５元／公斤
Cellusoft L	１５００ＮＣＵ	６３０	丹麥諾和諾得公司捷成洋行代理，由廣州庫采樣，織物處理效果好。144元／公斤
Natolase NT	?。玻担?/p>	５４．９６	日本三都化學(xué) 北京元宏酵素公司（臺(tái)，日合資）。銷售，140元／公斤

 

１９９５．６．２８測(cè)定

品名	廠標(biāo)活力	本法測(cè)定	生產(chǎn)或代理處、單價(jià)、其它
Rotta-1530（酸性酶）		３８２．９	青島龍塔公司（德資）。１４５元／公斤
Rotta-1533（中性酶）		２０５．１	青島龍塔公司（德資）。１３５元／公斤
Cellusoft L（酸性酶）	１５００　ＮＣＵ	３１．６	ＮＯＶＯＤＩＳＫ，捷成代理，天津采樣，本料存放已久，做織物處理效果不好
Denimax acid  SBX	２５０?。牛牵?/p>	２３２．９	ＮＯＶＯＤＩＳＫ捷成代理。９５元／公斤

 

１９９５．３．１測(cè)定

品名	廠標(biāo)活力	本法測(cè)定	生產(chǎn)或代理處、單價(jià)、其它
原裝丹麥酸性酶		３０．９
組裝酸性酶		２５．４	南宅－（進(jìn)口ＮＯＶＯ原料，組裝復(fù)配）
組裝中性酶		５７．５	南宅－（進(jìn)口ＮＯＶＯ原料，組裝復(fù)配）

 

1９９３．１０測(cè)定

品名	廠標(biāo)活力	本法測(cè)定	生產(chǎn)或代理處、單價(jià)、其它
Biosolamine P		２３．３３
Denimax TM		３１．８４	２２美元／公斤
Denimax acid SB			Jｅｂｓｅｎｄ　ＣＯ．Ｌｔｄ．ＨＯＮ　ＫＯＮ捷成洋行２２美元 ／公斤
SBDI-A	１００	８１．８２	７２元人民幣／公斤
西安X-R		５９	２１元人民幣／公斤
錦州酶		６３．３３	６０元人民幣／公斤
山東大學(xué)酶樣A-10		４２．３	實(shí)驗(yàn)室樣品

注：測(cè)定日期代表取樣時(shí)的產(chǎn)品質(zhì)量，和當(dāng)時(shí)價(jià)格。

1.4活力的促進(jìn)與抑制

１９９５．９．２９測(cè)定

1.4.1 促進(jìn)

酶	促進(jìn)劑	活力測(cè)定
SBDI-A	無	１６４
SBDI-A	ＳＢＤＩ-Ｂ（酶量的50%）	２１４
SBDI-A	Ｃａ３（Ｐ０４）２（酶量的50%）	３６４
Cellusoft L	ＳＢＤＩＢ（酶量的50%）	６３０
Cellusoft L	磷酸鈣（用酶量的50%）	６３０

注：磷酸鈣溶液配制：磷酸（85%）5份，無水氯化鈣5份，*4份，加水至25份。

1.4.2  部分染化藥劑對(duì)活力的影響

下表*為０．１ｇ／Ｌ其他藥劑用量為０．５ｇ／Ｌ

	SBDI-A	Natolase  NT250
空白	１６１．８	５４．９６
ＴＸ１０	１０２	５１
洗衣粉	１１８．９	－
ＪＦＣ	１０８．２	５８
凈洗劑	８８．７	４２．８
平平加	１０５	５０
*	６１．９	３６
次氯酸鈉	２３．８	－

 ２.有關(guān)織物酶處理反應(yīng)機(jī)理的幾個(gè)問題

2.1 問題的提出和印證

有人認(rèn)為：酶是催化劑，本身不加入反應(yīng)，基本上沒有消耗，換言之，活力低的纖維素酶在實(shí)際應(yīng)用中，可以用延長處理時(shí)間的辦法，來達(dá)到與活力高的酶一樣的處理效果，夸張一點(diǎn)的說法是；只要時(shí)間充分，酶幾乎是可以周而復(fù)始反應(yīng)不絕的。這一觀點(diǎn)有必要進(jìn)行檢驗(yàn)，粘度測(cè)試方法中有二個(gè)約定值，一是酶液濃度為1克／升，二是反應(yīng)時(shí)間為10分鐘，如若在測(cè)試中變動(dòng)這二個(gè)因素，并將測(cè)定值用下式進(jìn)行修正；

修正值＝測(cè)定值×約定／實(shí)際

只要酶在織物處理過程，活力始終不變，測(cè)出來的酶的活力數(shù)據(jù)應(yīng)該是統(tǒng)一的。

現(xiàn)印證如下：

2.1.1  任意延長反應(yīng)時(shí)間，測(cè)得的活力

酶	反應(yīng)時(shí)間（分）	活力計(jì)算	時(shí)間修正后的活力
Dextase Biont 250	１０	３９.８	３９.８
Dextase Biont 250	４６	１８４.９２	４０.２
Dextase Bio-30	１０	２４８.６	２４８.６
Dextase Bio-30	３６	９６２.６４	２６７.４
Cellusoft L	１０	６２９.６	６２９.６
Cellusoft L	４３	２３９２.９５	５５６.５
X-R	１０	３７	３７
X-R	３１	１３０	４１.９３
SBDI-A	１０	８６	８６
SBDI-A	２６	２４２.１４	９３.１３

這組數(shù)據(jù)反映出；在酶的作用下，ＣＭＣ的粘度隨著時(shí)間的延長而不斷下降，如此算出的活力當(dāng)然是要大許多，但是經(jīng)過時(shí)間修正（活力×給定／實(shí)際），與標(biāo)準(zhǔn)條件下檢出的活力數(shù)據(jù)上下差不過10%左右。它說明二個(gè)問題；在一定時(shí)間內(nèi)，酶對(duì)ＣＭＣ的作用是；時(shí)間越長水解越多。②經(jīng)過修正，不同時(shí)間測(cè)得的酶的活力，數(shù)據(jù)維持在同一個(gè)水平線上（注：ＣＭＣ水解率太高時(shí)，粘度很小，粘度計(jì)測(cè)度誤差加大）。

2.不同濃度（酶）測(cè)得的活力數(shù)據(jù)

纖維素酶	試驗(yàn)濃度ｇ／Ｌ	活力計(jì)算	濃度修正后的活力
Cellusoft L	１.７０８	１２２２.２３	７１５.５９
Cellusoft L	０.８５４	５６０.４６	６５６.２８
Cellusoft L	０.４２７	２５７.９４	６０４.０７
Cellusoft L	０.２１３５	１３８.９	６５０.５９
SBDI-A	２.７５７６	４７２.２３	１７１.２５
SBDI-A	１.３７８８	２２２.２３	１６１.１８
SBDI-A	０.６８９４	１１５.０９	１６６.９４
SBDI-A	０.３４４７	４９.１５	１４２.５８

從表中數(shù)據(jù)看出，ＣＭＣ的水解率與酶的活力成正比，與酶的用量成正比。這組測(cè)試數(shù)據(jù)說明二個(gè)問題：①酶的活力高或者用量多，同樣能使羧甲基纖維素高度水解。

②濃度修正后，酶的活力數(shù)據(jù)基本不變（個(gè)別數(shù)據(jù)稍有出入）?？梢栽O(shè)想，織物處理用酶量可以用活力作為計(jì)算根據(jù)，活力高的少用，活力低的多用。

２．２  織物處理液中，酶的作用力的檢測(cè)有人這樣描繪織物酶處理的反應(yīng)過程：酶吸附纖維，催化水解時(shí)酶隨之溶入水中，再吸附再水解，周而復(fù)始很少消亡。另外；上面有試驗(yàn)證實(shí)，延長時(shí)間確實(shí)可以增加水解量，這一點(diǎn)似乎也可為上述觀點(diǎn)提供佐證。

但是，從這一組工作液的測(cè)試結(jié)果中，卻反映出；在工作液中，酶作用力隨著時(shí)間的延長而逐漸衰減，現(xiàn)將試驗(yàn)條件與測(cè)試結(jié)果介紹如下；

2.2.1  測(cè)試方法

將織物輕松地卷成園柱狀，恰好置于直徑相當(dāng)?shù)臒瓋?nèi)，倒入已經(jīng)調(diào)好ＰＨ酶處理液，液面稍高于織物園柱，浴比為1∶5。在水浴鍋中保溫，到一定時(shí)間時(shí)傾出處理液取樣，用ＣＭＣ粘度法測(cè)定活力，與起始液對(duì)比，求出不同時(shí)間的衰減百分率。空白試驗(yàn)，不加織物，其余操作相同。

2.2.2  試驗(yàn)條件

（1）溫度

分二擋；①５５℃。②室溫。室溫為自然溫度，如實(shí)記錄。

（2）ｐＨ：有ｐＨ４．５?。穑龋玻抵行匀N條件

2.2.3  分析測(cè)試方法

（1）酶的活力測(cè)試用ＣＭＣ粘度法

（2）將酶處理過的織物，用Ｓａｐａｍｉｎｅ?。希迷龠M(jìn)行柔軟處理，并對(duì)比處理前后的織物柔軟度，柔軟度測(cè)試用斜面法硬挺度儀。

2.2.4  試驗(yàn)結(jié)果與討論：

2.2.4.1  空白活力檢測(cè)：

在工作液存放過程中，酶作用力的衰減率檢測(cè)結(jié)果：

存放條件	SBDI-A			Cellusoft L
	存放前	存放后	衰減%	存放前	存放后	衰減%
PH 4.5
１５℃／７.５ｈ	１６８	１４８.５	１１.６	６２４.３	５９２	５.２
５５℃／１５分	１６８	１６０	５	６２４.３	５５６	１１
／３７分	１６８	１５０	１０.８	６２４.３	５２３	１６.３
／６５分	１６８	１２２	２７.４	６２４.３	４６８	２５.１
／９０分	１６８	１０１	４０	６２４.３	４０３	３５.５
PH 7
５５℃／９０分	１６８	９	９５	６２４.３	１９９	６８.２

 

空白試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在酸性條件下室溫存放，酶工作液的穩(wěn)定性較好，７.５小時(shí)，活力衰減不過10%以上。在５５℃條件下，工作液的穩(wěn)定性較差，一小時(shí)衰減25%左右，90分鐘衰減35%以上。在中性５５℃條件下，酸性酶的水溶液穩(wěn)定性特別不好。

2.2.4.2  織物酶處理過程，工作液中酶的衰減百分率檢測(cè)

①    ５５℃工作液中酶的衰減百分率（％）

	３０分	６０分	８０分	１２０分	２２５分
SDBI-A （pH 4.5）	75.63	81.5	－	91.4	－
Cellusoft L（pH 4.5）	62.5		84.6		92

在浴比為1∶5溫度為55℃的條件下，織物處理與空白試驗(yàn)中酶的衰減百分率，大致上增加50%，這是酶對(duì)纖維素纖維有明顯吸附作用的緣故。

②    １４℃織物處理工作液中酶的衰減百分率

	１５分	４５分	７０分	１６小時(shí)
SDBI-A （pH 4.5）	－	４３	５５	－
Cellusoft L（pH 4.5）	３１.５	－	－	６９.５

 

室溫空白試驗(yàn)１５℃／７.５小時(shí)工作液中酶的作用力衰減10%左右，與同條件下，浸有織物的工作液衰減百分率相比，大致也增加50%左右，這個(gè)百分?jǐn)?shù)可以設(shè)定；在浴比1∶5條件下，它接近酶對(duì)纖維素纖維的吸附平衡值。

2.3酶處理實(shí)驗(yàn)中織物的失重與柔軟度

試驗(yàn)用布：大麻／棉５５／４５?。保叮?times;１６ｓ　６０×６０

試驗(yàn)工藝：見第４－２－１

名稱	工作液濃度（g/L）	處理時(shí)間（分）	工作液酶活衰減率 （%）	織物失重（%）	織物柔軟度	上ＯＣ后柔軟度
SBDI-A	３	３０	７５．６	０．８４	４．５	４
SBDI-A	３	６０	８３．５	０．９９	４．３	３．８
SBDI-A	３	１２０	９１．４	１．９９	４．２	３．７
Cellusoft L	２	３０	６２．５	１．７	４．７	３．７
Cellusoft L	２	８０	８４．６	１．７６	４．７	３．４
Cellusoft L	２	２２５	９２	１．８８	４．６	３．１
坯布	－	－	－	０	５．２	４．２

這里ＳＢＤＩ－Ａ處理液的ｐＨ是４５，Cellusoft L處理液的ＰＨ是4.5表中數(shù)據(jù)可以看出，后者，工作液中酶的衰減速度小于前者，另外二個(gè)處理液的濃度前者大于后者，但是從zui終的處理效果來看（柔軟劑處理后的織物）ＳＢＤＩ－Ａ的１２０分鐘與Cellusoft L的３０分鐘大致相當(dāng)。如果把酶的作用因素綜合考慮在內(nèi)，即：酶處理液的作用能＝酶的活力×（１－衰減率/２×濃度（ｇ／Ｌ）/１×時(shí)間（分）/１０式中“衰減率”是指與時(shí)間相對(duì)應(yīng)的實(shí)際測(cè)定值（參照空白試驗(yàn)，式中衰減率在小于９０分鐘時(shí)，比較準(zhǔn)確），還可以包括增效或抑止劑的實(shí)際影響。

用上述經(jīng)驗(yàn)公式，粗略計(jì)算ＳＢＤＩ－Ａ１２０分鐘與Cellusoft L ３０分鐘，

在相應(yīng)條件下的作用能：

ＳＢＤＩ－Ａ;

１６４×（１－９１．４％／２）×３×１２＝３０２５

Ｃｅｌｌｕｓｏｆｔ?。酞?p class="MsoPlainText" style="text-indent: 31.5pt">６３０×（１６２．５％／２）×２×３＝２５９８

兩者粗略近似。

3.結(jié)論

1.ＣＭＣ粘度法重視性好，可以定量測(cè)定纖維素酶的活力，也適用于檢測(cè)化學(xué)藥品對(duì)纖維素酶（促進(jìn)或降低）活力的影響，也適用于工藝監(jiān)測(cè)。

2.進(jìn)行活力測(cè)定，有利于鑒別商品質(zhì)量，合理工藝配方。

3.從織物處理液取樣測(cè)定中發(fā)現(xiàn)：①織物處理過程，工作液中酶的作用力不斷減弱，直至衰竭。②織物處理；活力高的酶可以少用，活力低的酶需要多用。③酶的活力，加上時(shí)間，濃度，衰減率（工作液穩(wěn)定性）等因素可以估算酶的水解（生物催化）作用能。它對(duì)制訂工藝配方有一定的參考價(jià)值。

這項(xiàng)工作承山東省紡織研究院協(xié)助，特別是劉叢靜同志做了大量工作，特此致謝!